GPS基線向量解算及平差處理技巧

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1、; 基線向量解算及平差軟件 特點(diǎn)與問(wèn)題 一、基本方法： 1、基 清理 數(shù)據(jù)量大的 候，基 解算比 耗 。 GPS 接收機(jī)數(shù)量 多 ，會(huì)因 自然同步 生 多 基 ， 即 多相距 的點(diǎn) 接而成的基 。 些 基 往往同步 不 ， 屬于不必要的基 ， 于控制網(wǎng) 量也無(wú)多大益 ， 所以 了 省 算 ， 在基 解算前將其清理 除。 除 可在 上 ， 也可以在基 表中根據(jù)距離 除。 2、 理超限 合 基 解算完成后，首先要 合差（同步或異步 ） ， 于 合差大的 ， 行 理。一般按相 精度≤ 1／2000

2、0 估算，相 合差 小于 50ppm。所以大于 50 ppm 的 行 理。 合 超限 理是一 繁 、耗 的工作， 也是 GPS控制網(wǎng)數(shù)據(jù) 理的主要內(nèi)容，主要的技巧和方法可以 ： （1）、超限基 理 程中一些基 要重新解算，解算后會(huì)影響到相關(guān) 合差，所以 理需要反復(fù) 行。 作 一般的原 ，首先 理相 合差 大的 ， 然后 理 合差 小的 。 （2）、整理 超限 合 ，分析是否涉及到一條共同基 ，例如幾 超限 合 （ J012，J015，J016）、（J013，J015，J102）、?,（J012，J020，J015）就涉 及到共同

3、基 J012→J015， 條基 有 的可能性就 大。 （3）、 理 首先分析可能有 的基 是否必要，如果是 接兩個(gè)不相 的點(diǎn)，并且涉及到 甚多， 可以直接將其 除。井研算例網(wǎng)形復(fù) 回路眾多，一般可直接 除不合格基 。 （4）、如果一個(gè) 合差超限的 ，相關(guān)基 均不能 除（ 除后影響 形 構(gòu)，減少了重要 路） ， 改 基 解算參數(shù)，重新 算相關(guān)基 。方法 是在網(wǎng) 上 中重解基 ， 重新 置高度角， 歷元 隔、參考星等 置，點(diǎn) “基 解算”→“解算 基 ” 。 （5）、基 解算的精度指 rms 和 ratio 是基 解算 量的參考指 ，前者

4、 是中 差，后者是方差比 ( ,rms 越小，表明基 解算 量越高， ratio 越大，表明整周未知數(shù)解算越可靠，所以重解基 ，要關(guān)注 兩 指 ，但是 兩 指 只作參考，最重要的指 是 合差。 （6）、如果反復(fù)修改 置重解基 后，仍不能減小 合差， 可將 合差 超限 中的基 ， 分 與周 的基 成 合 ， 其 合差。 如果 涉及到 其中一條基 的 合差超限， 可以將 條基 除。 （7）、 合差 ，可能會(huì)出 兩個(gè)相同 點(diǎn)的 ， 合差一個(gè)超限，一個(gè)不超限。 是因 某一條基 存在重復(fù)基 。 可以 除超限 中的重復(fù)基 。 3、三 基

5、 自由網(wǎng)平差 （1）、三 基 自由網(wǎng)平差目的是 量，及 取高程 合所需大地高平差 。 GPS坐 是 WGS84系 ， GPS工程控制網(wǎng)需要 到當(dāng)?shù)刈?系 .. ; 統(tǒng)，所以都是在高斯平面上進(jìn)行平差。 平差中未知參數(shù)除了坐標(biāo)改正數(shù)外， 還設(shè)置了平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。 進(jìn)行二維平差， 要將 GPS三維基線向量投影到高斯平面上，轉(zhuǎn)換時(shí)要使用沒(méi)有加平差改正數(shù)的原始三維基線向量。 （2）、三維平差不包含外部約束條件，平差合格就說(shuō)明觀測(cè)質(zhì)量合格。規(guī)范 對(duì)于點(diǎn)位中誤差的要求沒(méi)有明確規(guī)定， 所以三維基線平差后精度檢驗(yàn)， 主要指標(biāo) 也是邊長(zhǎng)（

6、基線）相對(duì)中誤差，而一般基線計(jì)算后環(huán)閉合差合格，三維平差后基 線相對(duì)中誤差就會(huì)合格。 4、二維基線向量平差 由于經(jīng)過(guò)三維平差檢驗(yàn)，所以如果三維平差精度很好，而二維平差精度不合格，則應(yīng)該是已知數(shù)據(jù)的問(wèn)題。這時(shí)可以嘗試以下處理方法： （1）、如果只有 1－2 個(gè)已知點(diǎn)，屬于自由網(wǎng)平差。 2 個(gè)點(diǎn)時(shí)因?yàn)槠讲钤O(shè)置尺 度和旋轉(zhuǎn)參數(shù)，所以仍然是自由網(wǎng)平差， 平差精度不會(huì)受已知點(diǎn)數(shù)據(jù)誤差影響 （條 件是問(wèn)題是誤差而不是錯(cuò)誤， 若出現(xiàn)錯(cuò)誤， 尺度比參數(shù)會(huì)較大， 這些參數(shù)在平差 報(bào)告二維平差參數(shù)中可以看到 ）。所以已知點(diǎn)較多，二維平差不合格時(shí)，可以輸

7、入一個(gè)已知點(diǎn)做自由網(wǎng)平差， 然后根據(jù)已知點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算兩兩間邊長(zhǎng)， 和 GPS網(wǎng)平差坐標(biāo)計(jì)算的邊長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)比， 如果和某一已知點(diǎn)相關(guān)的邊， 兩種邊長(zhǎng)比值與其它邊有明顯差異時(shí)，這個(gè)點(diǎn)就可能是有問(wèn)題的點(diǎn)。但是這種方法只能識(shí)別錯(cuò)誤點(diǎn)， 對(duì)于精度不高的點(diǎn)，難以識(shí)別出來(lái)。 （2）、輸入全部已知點(diǎn)坐標(biāo)自由網(wǎng)平差值和已知值，做最小二乘轉(zhuǎn)換，如果 轉(zhuǎn)換后某一個(gè)點(diǎn)已知值和轉(zhuǎn)換值坐標(biāo)差較大， 這個(gè)點(diǎn)就可能是精度較差的點(diǎn)， 在已知點(diǎn)較多，精度差的點(diǎn)是孤立值的情況下，這種方法有可能能夠確定問(wèn)題點(diǎn)。 （3）、如果查不出孤立的錯(cuò)誤或精度不高的已知點(diǎn)，可以放棄作強(qiáng)制約束平 差。先做二維自由網(wǎng)平差，

8、然后輸入全部已知數(shù)據(jù)， 對(duì)二維平差值做 最小二乘平 面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 ，平差后已知點(diǎn)采用轉(zhuǎn)換值。 這種方法既可以將 GPS網(wǎng)納入當(dāng)?shù)刈鴺?biāo) 系統(tǒng)，又能不受較低精度已知點(diǎn)影響，能夠保持 GPS網(wǎng)較高的相對(duì)精度。 5、高程擬合 高程擬合的質(zhì)量可以通過(guò)分析已知點(diǎn)擬合值和已知值的差異 （殘差）來(lái)判斷，差值小擬合質(zhì)量高， 反之則是擬合質(zhì)量差。 對(duì)于控制面積較小的控制網(wǎng)， 擬合質(zhì)量差一般是已知點(diǎn)高程有問(wèn)題，查找有問(wèn)題點(diǎn)的方法類似于二維平面控制網(wǎng)平差。 二、 COMPASS軟件 1、軟件區(qū)分字母大小寫，例如 J00 和 j00，軟件視為兩個(gè)不同點(diǎn)。同點(diǎn)不同名，或者同名

9、不同點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致難以預(yù)料的結(jié)果，所以導(dǎo)入數(shù)據(jù)前必須檢查處理。 2、軟件有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)概略位置解算錯(cuò)誤，情況分為兩種： A、提示兩個(gè)重復(fù)觀測(cè)的點(diǎn)，距離多少米，可能不是同一點(diǎn)。 B、網(wǎng)圖上顯示的位置明顯不符（可能偏離明顯）。 處理方法：對(duì)于第一種情況，經(jīng)過(guò)查實(shí)確實(shí)是同一點(diǎn)，可以不理會(huì)。對(duì)于第二種情況，可以先將這個(gè)點(diǎn)刪除，再重新單獨(dú)導(dǎo)入，可能就會(huì)正常了。 3、COMPASS軟件沒(méi)有輸出高程擬合已知點(diǎn)殘差 ，并且從井研計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)看，和南方軟件 GNSSADJ4.0平面數(shù)據(jù)相差不大， 而高程擬合數(shù)據(jù)相差較大， 相當(dāng)部分 .. ; 點(diǎn)相差幾十公分。

10、 4、基線解算不合格重新設(shè)置時(shí)效果明顯，并且單獨(dú)計(jì)算并顯示指定環(huán)閉合差的功能，對(duì)于處理超限閉合環(huán)非常方便。 操作方法是綜合網(wǎng)圖上選擇相應(yīng)的基線閉合環(huán)，重新解算后，點(diǎn)擊“檢查”→“搜索選定基線的閉合差” ，系統(tǒng)即彈出對(duì)話框，顯示閉合環(huán)極限解值、精度信息及相對(duì)閉合差等信息。 5、COMPASS軟件有一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)（ X 檢驗(yàn)），這項(xiàng)檢驗(yàn)較嚴(yán)格，一般很難合格。目前國(guó)家規(guī)范沒(méi)見(jiàn)關(guān)于 X 檢驗(yàn)的規(guī)定， 所以可以選擇不輸出此項(xiàng)目 （在網(wǎng)平差設(shè)置對(duì)話框中設(shè)置）。 6、當(dāng)檢查處理完指定閉合環(huán)后，選擇“檢查”→“自動(dòng)搜索基線閉合差” 復(fù)查時(shí)，仍會(huì)看到存在閉合環(huán)相對(duì)閉合差超限， 很可能就是某些基線

11、有重復(fù)基線， 重復(fù)基線中的一條造成了環(huán)閉合差超限 （當(dāng)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊基線， 基線顏色沒(méi)有明顯 變化時(shí)，如果不是沒(méi)有點(diǎn)中，那么很可能就是存在重復(fù)基線 ）。則是應(yīng)將重復(fù)基 線中的一條刪除，方法是在綜合網(wǎng)圖視圖點(diǎn)中基線，再點(diǎn)擊“查看”→“轉(zhuǎn)樹(shù)型視圖”，則系統(tǒng)直接顯示選中基線數(shù)據(jù)。根據(jù)基線名后面附加的擴(kuò)展名，判斷出欲刪除的基線，點(diǎn)擊右鍵選擇刪除即可。 7、如果觀測(cè)數(shù)據(jù)量較大， 點(diǎn)擊“檢查”→“自動(dòng)搜索基線閉合差”時(shí)，可在“檢查”→“閉合差檢查設(shè)置”中，設(shè)置輸出最小 ppm和閉合差值，只輸出閉合差較大的環(huán)， 可以方便快速找到超限的基線閉合環(huán)。 8、查看環(huán)閉合差時(shí)，先應(yīng)該

12、刪除上次環(huán)閉合差檢查結(jié)果，否則新的結(jié)果會(huì)增添到原結(jié)果后面。 9、沒(méi)有解算新增基線功能，又不能再基線列表中批量選擇基線，只能在網(wǎng)圖上選擇，所以不方便分階段解算。 10、數(shù)據(jù)導(dǎo)入和基線解算速度較快。 11、二維平差輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)方法是： （1）、在樹(shù)型視圖窗口左側(cè)查找點(diǎn)擊測(cè)站點(diǎn)，窗口右側(cè)即加色突出顯示測(cè)點(diǎn)基本解算信息框，在測(cè)點(diǎn)信息框內(nèi)點(diǎn)擊右鍵，選擇“屬性” ，系統(tǒng)即彈出設(shè)置窗口。 （2）、在綜合網(wǎng)圖中點(diǎn)擊要輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)的點(diǎn)，然后點(diǎn)擊“查看”→“轉(zhuǎn)到樹(shù)型視圖”，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)定位到測(cè)點(diǎn)基本解算信息框，以后操作方法就如同（ 1）。 12、沒(méi)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 rinex

13、工具，但是華測(cè)網(wǎng)站有專用工具。 三、華測(cè) CGO軟件 1、基線解算后環(huán)閉合差很小，但是環(huán)閉合超顯示超限 ,不知原因。 2、分段計(jì)算加入新觀測(cè)數(shù)據(jù)后，原本刪除的基線又被恢復(fù)，是一個(gè)很大的缺陷。 3、沒(méi)有計(jì)算指定環(huán)閉合差計(jì)算功能，對(duì)于分析基線質(zhì)量不方便。 4、有時(shí)候出現(xiàn)點(diǎn)名顯示錯(cuò)誤，如 J2023075.13O，顯示為 J2023075（可以在 樹(shù)形視圖左側(cè)觀測(cè)數(shù)據(jù)文件欄目選中后修改 ）。 5、對(duì)南方接收機(jī)數(shù)據(jù)兼容性很差，單算南方數(shù)據(jù)或華測(cè)數(shù)據(jù)很正常，混算 .. ; 包括先算南方（華測(cè)）后加入華測(cè)（南方）接

14、收機(jī)數(shù)據(jù)，結(jié)果環(huán)閉合差超限多而數(shù)值很大，重新解算基線處理沒(méi)什么效果，因而井研數(shù)據(jù)沒(méi)有解算成功。 6、數(shù)據(jù)輸入和基線解算速度都較慢。 四、南方平差軟件 1、功能較強(qiáng)大，尤其是基線解算中“新增基線解算” 、“不合格基線解算” ，等功能，非常方便。 2、可以導(dǎo)入已經(jīng)解算的部分基線，非常方便大數(shù)據(jù)量控制網(wǎng)分階段解算。 3、當(dāng)已知點(diǎn)只有兩個(gè)時(shí)， 二維基線向量改正數(shù)全部為 0，估計(jì)應(yīng)該是在三維基線向量投影到二維時(shí)，使用了平差后的基線向量， 這應(yīng)該屬于算法錯(cuò)誤 。 4、基線解算改變解算條件時(shí)，效果不明顯。 五、中海達(dá)軟件 HGO 1、計(jì)算速度較快 ,基線解

15、算質(zhì)量?jī)?yōu)于其它軟件。 2、功能較強(qiáng)，基線處理較方便，例如點(diǎn)擊超限閉合環(huán)，左側(cè)菜單即彈出相關(guān)基線，很方便重新解算或刪除。 3、 Rinex 數(shù)據(jù)格式必須是“ J012291D.13O”,對(duì)于華測(cè)數(shù)據(jù) ”J0122911D.13O”，軟件把點(diǎn)名看作 J0122911，因此必須要處理。 4、發(fā)現(xiàn)圖形顯示有問(wèn)題，例如網(wǎng)圖打不開(kāi)或找不到了，但不影響解算。當(dāng) 輸入已知點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)， 已知點(diǎn)顯示輸入坐標(biāo)位置， 待定點(diǎn)顯示大地坐標(biāo)位置， 相互關(guān)系可能會(huì)不正確。 如已知點(diǎn)坐標(biāo)帶上代號(hào)， 已知點(diǎn)就顯示在很遠(yuǎn)的地方， 看起來(lái)已知點(diǎn)就很找不到了。 5、井研處理結(jié)果平面部分差距較小，高程部分和華測(cè)較接近，和南方差距較大。 6、系統(tǒng)默認(rèn)的 2009 規(guī)范要求很嚴(yán)格，相當(dāng)部分閉合環(huán)閉合差很難到達(dá)，以后從事 GPS控制測(cè)量，如要求嚴(yán)格執(zhí)行 2009 規(guī)范，要有清楚認(rèn)識(shí)。 ..